Nano boyutlu zeolit A sentezinin gerçekleştirildiği bu çalışmada, başlangıç bileşimine ait sentez çözeltileri ve başlangıç bileşiminin molar oranları değiştirilerek elde edilen sentez çözeltileri 7 gün statik yaşlandırma sonrası 373K sentez sıcaklığında incelenmiştir. Deneysel çalışmaların sonucu olarak aşağıdaki vargılara ulaşılmıştır.
• Yaşlandırma işleminin statik veya çalkalamalı yapılmasının, zeolit kristalinitesini ve oluşum sürecini etkilediği görülmüştür.
• Referans bileşime ait sentez sonucunda 140 nm ortalama tanecik boyutuna sahip zeolit A kristalleri elde edilmiştir.
• Na2O molar oranının, zeolit A taneciklerinin boyut dağılımı ve kristalinitesi üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Referans bileşime göre göre Na2O molar oranı %20 azaltıldığında 165 nm; %20, %40 %50 arttrılıdığında sırasıyla 95 nm, 105nm, 110 nm ortalama tanecik boyutuna sahip zeolit A kristalleri elde edilmiştir.
Na2O molar oranı %20, %40 arttırıldığında Referans bileşime ait sentez çözeltisine göre amorf yapıya ait FTIR pikleri saptanmış, %50 arttırıldığında tamamen kristalin zeolit A elde edilmiştir.
• Sentez sisteminde organik yapı yönlendirici ve alkalinite kaynağı olan TMA2O’nin molar oranının, Referans bileşime göre %20 ve %40 arttırılan bileşimlere ait sentezlerde, aglomerasyon sonucu, ortalama tanceik boyutu mikron boyutlarında büyüdüğü görülmüştür.
• Na2O’nun %40, TMA2”O ‘nun %10 arttırıldığında yapının kristalin ve ortalama kristal boyutunun, Referans bileşimden daha küçük, yaklaşık 95 nm olduğu zeolit A elde edilmiştir. Bu durumda elde edilen bulgulara bakılarak, nano kristalin zeolit A sentezinde tanecik boyutu küçültülmesinin, Na2O niktarındaki artışın eş zamanlı olarak TMA2O miktarının artışıyla desteklenmesiyle olumlu sonuç verdiği görülmüştür.
• Yapılan çalışmada H2O molar oranının %20 artmasıyla ortalama tanecik boyutunun büyüdüğü ve indüksiyon süresinin arttığı; H2O molar oranının %20 azaltıldığı durumda ise, tanecik boyutunun oldukça küçüldüğü görülmüştür. Ancak H2O molar oranının %20 azaltıldığı durumda yapının amorf olduğu saptanmıştır.
• H2O molar oranının azaltılmasının amorf yapının oluşumunu ve faz değişimini desteklediği anlaşılmıştır. H2O molar oranının %10 azaltılıp, Na2O molar oranı %20 arttırldığında ise faz değişimi meydana gelmiş, amorf yapının mevcut olduğu, zeolit A karakteristik pikleriyle birlikte başka bir faza ait piklerin varlığı saptanmıştır.
• SiO2 molar oranının %20 azaltılması berrak çözelti oluşturmamış, bu yüzden ilgili deney yapılamamıştır. SiO2 molar oran %20 arttırıldığı durumda, ortalama tanceik boyutu artmış ve faz değişimi görülmüş, elde edilen yapının amorf olduğu saptanmıştır.
• Yapılan deneysel çalışmaların sentez sıcaklığı 373 K olarak sabit tutulmuştur. Sıcaklık ile kristalizasyon hızı arasında doğru orantılı bir ilişki olmakla birlikte çekirdeklenme hızı dolaylı olarak bu ilişkiden etkilenmektedir. Öyle ki, sıcaklığın düşmesiyle birlikte, kristalizasyon hızının düşüceği bununla birlikte, oluşacak çekirdek sayısının önceki duruma göre daha çok olacağı açıktır. Referans bileşime göre boyut küçülmesinin sağlandığı bileşimlerin sentezi, daha düşük sıcaklıklarda tekrar edilirse (353 K, 343 K gibi) kristal boyutunun daha da düşeceği sonucuna varılmıştır.
Valtchev v.ç.a’nın (2003) oda sıcaklığında organik yönlendirici olmadan, uzun dönemli yaptığı sentezler sonucunda 200 nm ortalama boyutlu zeolit A elde ettiği göz önüne alındığında, yapılan bu çalışmada en iyi bulguyu veren bileşimden başlayarak oda sıcaklığında ve daha düşük sıcaklıklarda uzun süreli sentezin incelenmesi önerilmektedir.
KAYNAKLAR
Antonic, T, Subotic B. and Stubicar N., 1997. Influence of gel properties on the crystallization of zeolites: Part 1: Influence of alkalinity during gel preparation on the kinetics of nucleation of zeolite A, Zeolites, 18,291–300.
Auerbach, S.M., Carrano, K.A. and Dutta, P.K., 2003. Handbook of Zeolite Science and Technology, Marcel Dekker Inc., New York.
Beckman-Coulter, 2007. Lab Resources, http://www.beckmancoulter.com. Bosnar, S., Bronic, J. and Subotic, B., 1999. Porous Materials in
Environmentally Friendly Processes, Studies in Surface Science and Catalysis, 125, 69–76.
Corbin, D.R., Sacco, A.J. and Zhang, Q., 2006. Process fot the Production of Nano-Sized Zeolite A, United States Patent, No: US70148337. dated 11.08.2006.
Dragcevic, Z., Subotic, B. and Bronic, J., 1993. Crsytal Size and Textile, Tekstil , 42, 267–274.
Elvers, B., Hawkins, S., Harrer, R. and Pikart-Müller, M., 2002. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Germany.
Fan, W., Ogura M., Sankar, G. and Okubo, T., 2007. In situ Small-Angle and Wide-Angle X-ray Scattering Investigation on Nucleation and Crystal Growth of Nanosized Zeolite A, Elsevier, 1, 86-98.
Gora, L., Streletzky, K., Thompson, R.W. and Phillies, G.D.J., 1997. Study of the crystallization of zeolite NaA by quasi-elastic light-scattering spectroscopy and electron microscopy, Zeolites, 19, 98–106.
IZA (International Zeolite Association), 2007. Database of Zeolite Structures, http://www.iza-structure.org/databases/.
Kerr, G. T., 1966. Synthesis of Molecular sieves, Journal of Physical Chemistry, 70, 1047.
Mintova, S., Olson, N.H., Valtchev, V. and Bein, T., 1999. Mechanism of Zeolite A Nanocrystal Growth from Colloids at Room Temperature. Science, 283, 958-960.
Mintova, S. And Valtchev, V. 1993. Moleculer sieves: investigation of crystal growth, Zeolites, 3, 136,
Nikolakis V., Kokkoli E., Tirrell M., Tsapatis M., Vlachos D.G. 2000. Zeolite Growth by Addition of Subcolloidal Particles: Modeling and Experimental Validation, Chemical Materials, 12, 845–853.
Persson A.E., Schoeman B.J., Sterte J., Otterstedt J.E. 1995. The synthesis of discrete colloidal particles of TPA-silicalite-1, Zeolites ,15,611–619.
Singh, P.S., Dowling T.L., Watson, J.N. and White, J.W., 1999. Physical Chemistry 1, 4125–4130.
Rakoczy R.A. and Traa, Y., 2003. Nanocrystalline zeolite A: synthesis, ion exchange and dealumination, Microporous and Mesoporous Materials, 60, 69-78.
Schoeman, B.J., 1994. Synthesis and properties of colloidal zeolite, Doktora Tezi, Department of Engineering Chemistry, Chalmers University of Technology, Göteborg.
Schoeman B.J., Sterte, J. and Ottersted, J.E., 1994. The synthesis of discrete colloidal zeolite particles, Studies in Surface Sciences and Catalysis, 83, 49 Schoeman, B.J., Sterte, J. and Ottersted, J.E., 1995. Dynamic light scattering
applied to the synthesis of colloidal zeolite, Journal of Porous Materials, 1, 185-198
Sathupunya M., Gulari, E.,Wongkasemjit, S. 2003. Na-A (LTA) zeolite synthesis directly from alumatrane and silatrane by sol-gel microwave techniques, Journal of the European Ceramic Society, 23, 1293-1303
Valtchev, V., Tosheva, L. and Bozhilov, N.K., 2005. Synthesis of Zeolite Nanocrystals at Room Temperature, Langmuir, 21, 10724-10729
Valtchev, V. and Bein, T., 2004. Synthesis and Stabilisation of Nanoscale Zeolite Particles, United States Patent, No :US20040047803 dated 18.02.2004 Twomey, T., Mckay M., Kuipers, H. and Thompson, R.W., 1994. In situ
observation of silicalite nucleation and growth: a light-scattering study, Zeolites, 14, 162–168.
Zhdanov, S.P. and Gould, R.F., 1971. Molecular Sieve Zeolites—I. Advances in Chemistry Series No. 101 Washington, DC: American Chemical Society, 20–26. Zhu, G., Qui S., Yu, J. and Sakamoto, Y., 1998. Synthesis and Characterization
of High-Quality Zeolite LTA and FAU Single Nanocrystals, Chemical Materials, 10, 1483-1486.
ÖZGEÇMİŞ
1999 yılında Adile Mermerci Anadolu Lisesinden mezun olan A. Burak İlgün, aynı yıl İ.T.Ü Kimya Mühendisliği bölümüne girmiş, 2004 yılında mezuniyetini takiben aynı bölümde yüksek lisans çalışmasına başlamıştır.